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观察图表17-3,在概率分布图中,事件的概率通过面积来表示的,而概率p(0.5≤x<0.7)是则为图中涂有颜色部分的梯形的面积。
梯形的上底长为x=0.5时的y,则y=2×0.5=1。
梯形的下底长为x=0.7时的y,则y=2×0.7=1.4。
之前已经讲过,这个并非概率,而是一个被称为概率密度的量。
此外,梯形的高度为0.7-0.5=0.2。
因此可以求出梯形的面积为:(1+1.4)×0.2÷2=0.24。
也就是说,我们可以求出事件{0.5≤x<0.7}的概率为:
p(0.5≤x<0.7)=0.24
图表17-3贝塔分布y=2x时的概率
17-5α=1,β=2的例子
如17-2中所述,α=1、β=2时的贝塔分布为以下一次函数:
y=(常数)(1-x)(0≤x≤1)…(4)
如图表17-4所示,函数的图像是一条穿过A(0,2),并向右下方延伸的线段。
在概率分布图中,由于概率通过面积来表示,故所有事件的概率p(0≤x≤1)是与三角形OAB的面积相一致的。
基于标准化条件来考虑,该面积必须为1。
由于底边为1,故高为2。
也就是说,当x=0时,y=2。
因此,在(4)式中(常数)=2。
换言之,α=1,β=2的贝塔分布为:
y=2(1-x)(0≤x≤1)…(7)
图表17-4α=1,β=2的贝塔分布的概率分布图
17-6α=2,β=2的例子
17-2中已经讲过,当α=2、β=2时,贝塔分布为以下二次函数:
y=(常数)×x(1-x)(0≤x≤1)…(5)
如图表17-5所示,图像为抛物线(二次函数图像)的一部分。
在概率分布图中,由于概率通过面积来表示,故所有事件的概率p(0≤x≤1)与抛物线和x轴围成的图形面积是一致的。
基于标准化条件来考虑,由于该面积必须为1,那么用积分方法来计算面积,决定了在(5)式中(常数)=6。
换言之,α=2、β=2的贝塔分布为
y=6x(1-x)(0≤x≤1)…(8)
在该概率分布中,若要计算出事件{0.5≤x<0.7}的概率p(0.5≤x<0.7),只需计算出图中涂有颜色部分的面积即可。
但由于它是一个曲线图形,因此必须使用积分运算,用数学公式来表达,即为:
对于初学者来说,贝叶斯推理有着相当的难度的原因:即使在入门部分,也需要用到微积分的思考方式。
当然,在标准的统计学(内曼-皮尔逊统计学)中,微积分的运用也是不可缺少的。
不过,一般情况我们需要的推理,不一定会用到微积分,而大部分教科书也是采用的这种写法。
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